關于《工程物探》教學改革的幾點探討

蓋雪梅

摘要：《工程物探》是理工科院校的一門專業技術課程，本門課程具有實踐性強、理論內容多、難度大、學生不容易理解等特點。為了提高教學質量，響應學校對應用型人才的培養，結合當前教學中出現的一些問題，必須進行教學改革。本文從教材改革、增加野外實習內容、教學方法改革和激發學生學習的主動性幾個方面展開，對《工程物探》教學改革進行了探討。

關鍵詞：《工程物探》；教學改革；教學方法；學習的主動性

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）15-0114-03

《工程物探》是工程物理勘探的簡稱，是物理勘探技術在工程上的應用[1]，同時《工程物探》又是地質工程專業一門重要的專業技術課程。這門課程主要講解地震勘探、電法勘探和重力勘探幾種常用的勘查方法及在工程上的應用。其他勘探方法，比如磁法勘探、地熱勘探為輔助方法，只是做簡單介紹。對于地質工程專業的學生，學習這門課程就是要掌握各種勘探方法技術，豐富知識結構，提高專業素養，為將來就業打下堅實的基礎。作為本門課程的授課教師，要改進教學方法，優化教學內容[2]，努力提升學生學習的積極性，為社會培養有能力、有技術的高質量的應用型人才。本文從教材改革、增加野外實習內容、教學方法改革和激發學生學習的主動性幾個方面展開對工程物探教學改革的探討，旨在提高教學質量。

一、教材改革

教材在學生學習過程中起著關鍵性的作用。一本合適的教材可以幫助學生進行系統的學習，對教師教學也起到了一臂之力的作用。教材的建設是本門課程亟待解決的一個重要問題。由于工程物探發展較晚，目前可選用的教材有限，在這些教材中，有的只是單獨介紹某一種勘探方法在工程上的應用，如單娜琳主編的《工程地震勘探》[3]，主要講述淺層地震勘探；有的是關于地球物理學原理的介紹，太過簡略，不夠通俗易懂；還有的只涉及一些普適性的理論與方法，針對性不強。這些教材都不能滿足我校地質工程專業學生的學習。

在之前的教學過程中，本門課程所用的教材側重于介紹地球物理學的理論，工程上的淺層勘探講得不多，比較適合固體地球物理專業學生的學習，但不太適合地質工程專業學生的學習，而且教材編寫年代久遠，許多章節內容也需要更新。

根據以上情況以及本專業的特點、學校的政策要求和課程內容體系，本校工程物探課程需要一本既能詳細介紹地球物理學理論，又能重點介紹地震勘探、電法勘探和重力勘探這幾種常用的勘探方法及在工程上的應用的教材。另外，本門課程實踐性較強，實驗課程內容多、儀器多，在課堂上光聽教師講解不容易全部理解知識點和儀器的操作使用，而實驗課內容又是學習的重點，因此需要編寫相應的實驗教材，這樣才能讓學生更好地進行學習。

二、增加野外實習內容

《工程物探》這門課程的特點是實踐性強，要求學生掌握常見的勘探方法及原理，掌握工程上常用的勘探儀器的操作，學生還能夠應用相應軟件對野外收集的數據、資料等進行處理。傳統教學中本門課程分理論教學和實驗教學，其中重點是實驗教學。實驗教學為每周上一次課，通常一次實驗課為兩節課連上，一節課是50分鐘的時間。在實驗課上，通常前面一半的時間教師要給學生介紹儀器，教會學生如何操作，后面一半的時間學生自己練習使用儀器。但是由于學生人數多、實驗儀器少（比如本校工程物探實驗室只有一臺地質雷達）、時間緊張，每個學生真正使用儀器的時間少之又少，不能夠達到讓學生真正掌握實驗內容的要求和目的，更談不上讓學生能夠使用儀器獨立的解決相應的地質問題。

介于這樣的現狀，為了響應學校的號召，更好的培養應用型人才，在《工程物探》這門課程的教學內容中，增加野外實習內容就很有必要了。野外實習是一次完整的實踐性教學環節，通過野外實習，可以使學生加深對物理勘探方法概念的理解，鞏固已學的理論知識，加強學生的動手能力和團隊意識，使學生能夠使用儀器獨立的解決相應的地質問題。例如，增加工程地震的野外實習，可以使學生在實習中掌握數字儀的使用和儀器工作參數的選擇；掌握地震勘探激發條件的選擇、檢波器的安置條件；掌握折射波法、反射波法野外資料的采集技術及方法，并進行資料的整理與解釋；了解地震勘探野外工作施工的過程以及組織管理工作[4]。

三、教學方法的改革

《工程物探》這門課程理論內容多、難度大，學生不容易理解。這就要求教師在教學中優化教學內容，改革教學方法。要求學生在有限的課時內掌握應用地球物理學專業的幾種主要的勘探方法，如果在理論課程中只是講述幾種勘探方法的原理，學生不可能深入地理解和掌握這幾種方法。我們要求學生不光要掌握基本原理，更重要的是能運用這幾種勘探方法解決具體的工程地質問題，這就必須對教學方法進行改革。于是在教學中提出用物探方法解決具體的工程地質問題的實例為主線的教學方法，即案例教學法。研究需要解決的地質問題的地球物理特征—尋找合適的物探方法—分析物探信息—解決工程地質問題[5]。在案例教學過程中，學生參與到教學當中，可以加深學生對各種物探方法的理解，使學生更好地掌握相應的知識點。例如，以對地下管線的探測為例，要求學生選用合適的物探方法求出管線的埋深以及管線的直徑。對于地下管線的探測，高密度電法和地質雷達方法都可以運用。但由于地質雷達圖像直觀，后續資料處理更為簡單，而且地質雷達的分辨率比較高，所以用地質雷達進行探測是最合適的。地質雷達探測的原理是由于管線的材料與周圍介質的相對介電常數的差異性比較大，電磁波在地下介質傳播過程中，在不同介質的分界面上會發生反射。在探測過程中要選擇合適頻率的天線，這可以讓學生用不同頻率的天線來進行探測，從而選出頻率最合適的天線。

上圖是在南京大學金陵學院校園內進行的用瑞典MALA公司生產的ProEx地質雷達進行管線探測的剖面圖，使用的是250MHz的屏蔽天線。對圖像進行處理之后可以得出，管線直徑為0.3m，埋深約為0.6m。

在課堂上選擇不同的典型案例，讓學生通過對一個具體案例的分析學習，達到掌握某種物探方法的目的。與傳統教學方法相比，案例法教學可以激發學生學習的興趣，提高學習效率，有利于學校對應用型人才的培養。

四、激發學生學習的主動性

激發學生學習的主動性是提高教學質量和教學效果的關鍵因素之一。在《工程物探》課程的教學過程中，為了激發學生學習的主動性，可以采取以下幾種手段。

首先，作為教師要以身作則，嚴謹治學，以自身的人格魅力和專業素養來感染和影響周圍的學生。在講課過程中要推導嚴密、思路清晰，以最容易理解的語言把知識點給學生講述出來，注意教師和學生之間的互動。在平時要按時給學生答疑，跟學生多交流，多關心學生，對于學生提出的建議要虛心接受。

其次，要采用一定的教學手段。在當前的大學課堂中，多媒體教學課件的使用已經非常普遍，與傳統教學相比，它的使用可以提高教學效率，使課堂更加生動，還可以加強學生與教師之間的互動。在教學課件中，可以插入圖片、動畫、視頻等內容，使課堂不再枯燥，加深學生對教學內容的理解，提高學生學習的興趣，這里要注意避免在課堂上出現“讀PPT”、“放電影”等走馬觀花的現象出現。這就要求教師在上課時要注意多媒體教學課件的使用與傳統板書相結合，這樣才能相得益彰，既能加深學生對重要內容的理解，又能節省課堂時間。在《工程物探》理論教學過程中就采用了多媒體教學課件與傳統板書相結合的教學方式。

為了激發學生學習的主動性，還可以嘗試采用新的教學模式，比如翻轉課堂[6]。在一些高校中，翻轉課堂的教學模式已經被應用并取得了較好的教學效果。翻轉課堂是一種新的教學模式，不同于傳統教學模式的是，它改變了傳統教學中課堂上傳授知識、課堂下內化知識的過程，將知識的傳授提至課前。學生在課下自主完成教師事先準備的教學視頻等教學內容，而課堂則變成了師生和生生之間互動的場所，包括答疑解惑、知識的運用、知識點的拓展等，從而達到更好的教育效果。

五、結語

《工程物探》是理工科院校的一門專業技術課程，教學質量的好壞直接影響學生培養的質量。在教學過程中，教師應本著對應用型人才培養的原則，按照教學改革的要求，編寫適合本專業學生的教材，合理安排教學內容，靈活的運用各種教學手段，采用科學的教學方法，激發學生學習的主動性，不斷提高教學質量和教學效果，使《工程物探》教學改革能夠真正落實。

參考文獻：

[1]胡德昭.地球物理學原理及應用[M].南京大學出版社，1995.

[2]張劍，黃劍鋒.理論力學教學改革的幾點探討[J].云南農業大學學報，2009，3（1）：62-65.

[3]單琳娜，程志平，劉云禎.工程地震勘探[M].北京：冶金工業出版社，2014.

[4]張賽民，周竹生.《淺層地震》實驗實習指導書[Z].

[5]程勃，呂玉增，丁彥禮.案例教學法應用于“工程物探”教學的探索[J].教育教學論壇，2015，（45）：248-249.

[6]崔凡.“翻轉課堂”模式在環境工程物探教學中的應用[J].教改教法，2015，（312）：60-61.